发动机冷却系.pptx

4.1概述概述一、功用一、功用维持发动机在各种工况下均在维持发动机在各种工况下均在最适宜的温度最适宜的温度内工作，既要防止发动机过热，也要防止冬季发内工作，既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷，以使发动机工作可靠，并得到良好的动机过冷，以使发动机工作可靠，并得到良好的动力性和经济性。动力性和经济性。发动机冷却系工作示意图发动机冷却系工作示意图发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达气体温度高达2200K2800K(19272527)，大约，大约1/3做功转变为机械能，其余大部分随做功转变为机械能，其余大部分随废气排废气排出，剩余则被发动机零件吸收，使发动机出，剩余则被发动机零件吸收，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件。接触的零件。水冷式发动机保持正常工作：水冷式发动机保持正常工作：冷却水的温度：冷却水的温度：353K363K(8090)气缸壁温度：气缸壁温度：473K573K(200300)；气缸盖、活塞顶部的温度：气缸盖、活塞顶部的温度：573K673K(300400)；润滑油的温度：润滑油的温度：343K363K(7090)，风冷式发动机风冷式发动机:铝气缸壁的温度铝气缸壁的温度:423K453K(150180)铝气缸盖的温度铝气缸盖的温度:433K473K(160200)1.发动机过热的危害发动机过热的危害（1）降低充气效率，使发动机功率下降；）降低充气效率，使发动机功率下降；（2）早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承）早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏；受额外冲击性负荷而造成早期损坏；（3）运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，）运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏；磨损加剧，甚至损坏；（4）润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨）润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；损；（5）零件的机械性能降低，导致变形或损）零件的机械性能降低，导致变形或损坏。坏。2.发动机过冷的危害发动机过冷的危害（1）进入气缸的混合气）进入气缸的混合气(或空气或空气)温度太低，温度太低，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加。导致发动机功率下降，燃料消耗量增加。（2）燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而）燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用；侵蚀作用；（3）未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面）未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气气缸壁、活塞、活塞环等缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损上的油膜，使零件磨损加剧。加剧。（4）润滑油黏度增大，流动性差，造成润）润滑油黏度增大，流动性差，造成润滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗。滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗。二、分类二、分类三、组成三、组成汽车发动机的冷却系汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。循环流动。散热器散热器：热量交换场所：热量交换场所散热器盖散热器盖：防止冷却水，蒸汽溢出：防止冷却水，蒸汽溢出补偿水桶：补偿水桶：防止冷冻液损失防止冷冻液损失膨胀水箱：膨胀水箱：是冷却系内水、汽分离是冷却系内水、汽分离水泵水泵：对冷却液体加压：对冷却液体加压冷却风扇冷却风扇：强力抽吸，使空气从前向后高速流：强力抽吸，使空气从前向后高速流过散热器过散热器桑塔纳发动机冷却系示意图四、冷却水路四、冷却水路节温器节温器水套水套水冷系统主要零部件的水冷系统主要零部件的 构造和工作原理构造和工作原理一、散热器一、散热器1.分类：分类：纵流式纵流式横流式1-上水室；2-进水管；3-散热器芯；4-散热器盖；5-下水室；6-出水管2.组成：组成：进水室、进水室、出水室、出水室、散热器芯等散热器芯等冷却液在散热冷却液在散热器芯内流动，器芯内流动，空气在散热器空气在散热器芯外流动芯外流动3.散热器芯散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积。尽可能大的散热面积。（1 1）管片式）管片式冷却管的断面大多为扁圆形，冷却管的断面大多为扁圆形，它连通上、下水室，是冷却水它连通上、下水室，是冷却水的通道。和圆形断面的冷却管的通道。和圆形断面的冷却管相比，不但散热面积大，而且相比，不但散热面积大，而且万一管内的冷却水结冰膨胀，万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以借其横断面变形而避扁管可以借其横断面变形而避免破裂。采用散热片不但可以免破裂。采用散热片不但可以增加散热面积，还可增大散热增加散热面积，还可增大散热器的刚度和强度。这种散热器器的刚度和强度。这种散热器芯强度和刚度都好，耐高压，芯强度和刚度都好，耐高压，但制造工艺较复杂，成本高。但制造工艺较复杂，成本高。（2）管带式）管带式采用冷却管和散热带沿纵向间采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式，散热带上的小隔排列的方式，散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层，使散热能力上形成的附面层，使散热能力提高。这种散热器芯散热能力提高。这种散热器芯散热能力强，制造工艺简单，成本低，强，制造工艺简单，成本低，但结构刚度不如管片式大，一但结构刚度不如管片式大，一般多为轿车发动机采用，近年般多为轿车发动机采用，近年来在一些中型车辆上也开始采来在一些中型车辆上也开始采用。用。（3）板式）板式组成：由金属薄板焊合组成：由金属薄板焊合优点：散热效果好，制造简单，质量轻，成本低。优点：散热效果好，制造简单，质量轻，成本低。缺点：刚度差。缺点：刚度差。二、散热器盖二、散热器盖 汽车发动机强制循环水冷系，用散热器盖汽车发动机强制循环水冷系，用散热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。作用作用：密封水冷系并调节系统的工作压力。：密封水冷系并调节系统的工作压力。工作原理工作原理：冷却液：冷却液散热器散热器压力阀压力阀补偿水桶补偿水桶冷却液冷却液补偿水桶补偿水桶真空阀散热器真空阀散热器发发动动机机热热态态正正常常时时，两两阀阀门门关关闭闭，将将冷冷却却系系与与大大气气隔隔开开。因因水水蒸蒸气气的的产产生生使使冷冷却却系系内内的的压压力力稍稍高高于于大大气气压压力力，提提高高了了冷冷却却水水的的沸沸点点，改改善善了了冷冷却却效效能能。当当散散热热器器内内部部压压力力达达到到126126137Kpa137Kpa时时，蒸蒸汽汽阀阀开开启启而而使使水水蒸蒸汽汽从从通通气气孔孔排排出出；当当水水温温下下降降，冷冷却却系系内内部部的的真真空空度度低低于于101020Kpa20Kpa时时，空空气气阀阀打打开开，空空气气从从通通气气孔孔进进入入冷冷却却系系，以以防防散热器及芯管被大气压瘪。散热器及芯管被大气压瘪。三、补偿水桶 工作时冷却液的温度逐渐升高工作时冷却液的温度逐渐升高,容积膨容积膨胀胀,压力增高。当压力超过预定值时，压力压力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启，一部分冷却液经溢流管流人补偿阀开启，一部分冷却液经溢流管流人补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动机停机机停机,冷却液的温度下降，压力降低。当冷却液的温度下降，压力降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。补偿水桶示意图补偿水桶示意图四四.膨胀水箱膨胀水箱作用：作用：密封冷却系统，减少密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使了冷却液的散失，使冷却系统内水、气分冷却系统内水、气分离，保持压力稳定。离，保持压力稳定。避免空气不断进入，避免空气不断进入，给冷却系统内部造成给冷却系统内部造成氧化、穴蚀。氧化、穴蚀。材料：材料：塑料塑料五、水泵五、水泵1.功用功用 是对冷却水加压，使冷却水循环流动。多采用离心式水泵。2.安装位置安装位置 水泵用螺栓固定在发动机前端面上。通过皮带与曲轴带轮相连。3.组成组成 主要由水泵壳、叶轮、水泵轴、轴承、水封等组成，如图所示。离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理 当叶轮旋转时，水泵当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋中的水被叶轮带动一起旋转，转，在离心力作用下在离心力作用下，水，水被甩向叶轮边缘，然后经被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成外壳上与叶轮成切线方向切线方向的出水管压送到发动机水的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。叶轮中心部分。1水泵壳体水泵壳体2叶轮叶轮3进水管进水管4出水管出水管转动、真空、离心力实物图形实物图形六、冷却风扇1.风扇的功用及结构风扇的功用及结构位置位置：风扇装在发动机与散热器之间，与水泵同轴驱风扇装在发动机与散热器之间，与水泵同轴驱动。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘动。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘上。上。功用功用：提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。热器的散热能力并冷却发动机附件。当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热器，以增当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。结构型式：结构型式：多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇，多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇，即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。在风扇外围装设导风罩在风扇外围装设导风罩3，使风扇，使风扇4吸进的空气全部通吸进的空气全部通过散热器过散热器1，以提高风扇效率。，以提高风扇效率。风扇的扇风量主要与风扇直径、转速、叶片形状、风扇的扇风量主要与风扇直径、转速、叶片形状、叶片安装角及叶片数有关。叶片的断面形状有圆弧形叶片安装角及叶片数有关。叶片的断面形状有圆弧形和翼形两种。和翼形两种。具体结构：具体结构：(1)目前汽车水冷发动机上常用螺旋桨式风扇。目前汽车水冷发动机上常用螺旋桨式风扇。(2)风扇叶片材料有钢板、塑料和铝合金。为了风扇叶片材料有钢板、塑料和铝合金。为了减轻振动噪声，叶片间夹角不等。减轻振动噪声，叶片间夹角不等。(3)叶片数：叶片数：46片。片。(4)叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角，偏扭叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角，偏扭角可为定值（角可为定值（3050），也可制成变偏扭角。），也可制成变偏扭角。因风扇旋转时叶和叶尖的气流速度外大内小，因风扇旋转时叶和叶尖的气流速度外大内小，为了提高风扇的效率，叶片从叶根到叶尖偏扭为了提高风扇的效率，叶片从叶根到叶尖偏扭角逐渐减小。角逐渐减小。a)a)叶尖前弯的风扇；叶尖前弯的风扇；b)b)尖窄根宽的风扇；尖窄根宽的风扇；c)c)尼龙压铸整体风扇尼龙压铸整体风扇 1-1-叶片；叶片；2-2-连接板连接板(2)措施：将发电机支架措施：将发电机支架做成可移动式的，以便做成可移动式的，以便调节皮带的松紧度。调节皮带的松紧度。(1)(1)调整目的：调整目的：若若皮皮带带过过松松，皮皮带带将将在在皮皮带带轮轮上上打打滑滑，风风扇扇和和水水泵泵的的转转速速下下降降，扇扇风风量量和和泵泵水水量量减减小小，使使发发动动机机过过热热；若若皮皮带带过过紧紧，将将增增加加轴轴承承和和皮皮带带的的磨损。磨损。风扇皮带的调整装置风扇皮带的调整装置风扇常和发电机一起由曲轴风扇常和发电机一起由曲轴通过三角皮带带动。通过三角皮带带动。皮带皮带发电机发电机风扇风扇2.电动风扇电动风扇很多轿车发动很多轿车发动机的水冷系采机的水冷系采用电动风扇，用电动风扇，尤其横置发动尤其横置发动机前轮驱动的机前轮驱动的汽车更如此。汽车更如此。电动风扇由风电动风扇由风扇电动机驱动扇电动机驱动并由蓄电池供并由蓄电池供电，所以风扇电，所以风扇转速与发动机转速与发动机转速无关。转速无关。原理：电动机的开关由散原理：电动机的开关由散热器的水温开关控制，热器的水温开关控制，并且有高低速两个档位，并且有高低速两个档位，低速档在沸点内使用，低速档在沸点内使用，高速档在沸点外使用，高速档在沸点外使用，需要冷却时自动起作用。需要冷却时自动起作用。这样，在一般行驶条件这样，在一般行驶条件下，电动风扇几乎不转，下，电动风扇几乎不转，功率消耗减少，油耗率功率消耗减少，油耗率降低。而在低速大负荷降低。而在低速大负荷时又能得到充分的冷却。时又能得到充分的冷却。小结小结冷却系是保证发动机在适宜的温度下工作，防止发动机过热或过冷。水冷却系统是以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去，使发动机处于适宜温度。冷却装置组成主要包括：散热器、散热器盖、补偿水桶、膨胀水箱、水泵和风扇六个部分，记住各自的工作原理和对于整个冷却系的作用。